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紫外可见分光光度计测量原理

发布时间:14-12-12 17:06分类:技术文章 标签:紫外可见分光光度计
紫外可见分光光度计的原理是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用,对物质进行定性分析,定量分析及结构分析,所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中的特定波长的光而产生的吸收光谱。根据所吸收光的波长区不同,分为紫外分光光度法和可见光光度法,合称为紫外可见分光光度法。
紫外可见分光光度法是研究物质在紫外可见光波下的分子吸收光谱的分析方法,在光的性质中200-400nm波长的光叫做紫外(UV),从400-800nm叫做可见(VIS),从800nm到近1毫米是红外(IR)。仅可见光才能被我们的眼睛看见,而包含所有波长的光,包括紫外,可见光和红外叫做白光(例如太阳光),太阳光发出的白光可以通过棱镜滤光片等分成七种类似彩虹的颜色,白光即包含所有波长的光,单色光即单波长的光。
根据朗伯比尔定律:A=kbc表明:一定温度下,一定波长的单色光通过均匀的、非散射的溶液时,溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。
A=kbc式中: A:吸光度;描述溶液对光的吸收程度;
k:摩尔吸光系数,单位L·mol-1·cm-1;
b:液层厚度(光程长度),通常以cm为单位;
c:溶液的摩尔浓度,单位mol·L-1;
我们可以举个小例子来说明一下,有甲乙两个相同材质的玻璃杯,其中甲装有洁净的水而乙装的是浑浊的水把它们放在靠窗的地方,这时甲可以透过大部分的光,而乙则没有那么多光透过,在这里透过的光的比率称为透射比,透射比通常以百分比形式来表示(%T)相反的从窗口透过的的光被吸收比率*叫做吸收率(Abs)。
物质对光的吸收是选择性的,利用被测物质对某波长的光的吸收来了解物质的特性,通过测定被测物质对不同光的吸收强度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标即可得出该物质在测定波长范围的吸收曲线。在吸收曲线中,通常选用*大吸收波长进行物质含量的测定。例如苹果是红色的,为什么苹果看上去是红色的而不是别的颜色?*好比我们对某种颜色喜欢一样,物质对颜色也有偏好,当某种物质暴漏包含各种颜色的光中时,它吸收并仅保存了光中它*喜欢的颜色,它不喜欢的颜色被反射,这*形成了我们眼中看到的某种物质的颜色。
根据这一特性我们即可通过颜色密度来对物质进行定量分析以此来测定某种物质(溶液)的含量,例如我想测自来水里的铁,通常无法直接采用分光光度法进行测量,因此在这种方式测定中需要添加与目标物质反应显色的着色试剂,里面含铁越多则颜色*越深(高吸光度)少则相反。这时我们需要配置标准溶液的校正曲线,从低到高来测量标准浓度的吸光值获得该测量的校正曲线。在定量分析中还要考虑物质的吸收波长,通过观察测量已经着色的吸收光谱来选择吸收*大而相对平滑的波长(现在多数仪器已能自动测量物质的*佳吸光率如HACH的DR3900)。
实际测量时光谱与测定条件也有密切的关系,测定条件如温度,溶剂极性等不同,吸收光谱的形状、吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生变化。对于溶剂的选择要注意尽量选用低极性溶剂同时能很好的溶解被测物,并形成溶液具有良好的化学性质和光化学的稳定性,溶剂在样品的吸收光谱区无明显的吸收并注意保证实践条件的一致性,这样既能保证*小误差又可达到*澳门蒲京赌场手机版,佳的测量结果。

分光光度计是利用物质对光的选择性吸收的特性,以较纯的单色光作为入射光,测定物质对光的吸收,从而对物质进行定性或定量分析的仪器。在使用过程中常常会出现测量误差,这些误差又是如何产生的呢?

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1仪器本身性能带来的误差

1.1复色光对比耳定律的偏离

比耳定律成立的前提条件是人射光是单色光,但是精度再高的仪器,即使是双单色器的分光光度计,也只能获得近乎单色的光,无法获得纯单色光,它仍然含有狭窄光通带,具有复色光的性质。而复色光会导致比耳定律的正或负偏离。

固定狭缝的紫外分光光度计光谱带宽一般为1nm或2nm,可调狭缝的可以做到0.Inm;可见分光光度计带宽6nm、snm,甚至十几纳米。

光谱带宽应该是越小越好,但是随着光谱分辨率的提高,仪器的灵敏度降低,所以选择仪器时要综合考虑各种条件的影响。当溶液浓度较小且单色光较纯时,可近似认为符合比耳定律。

1.2杂散光的影响

杂散光是指进人检测器的处于待测波长光谱带宽范围外的其他波长组分,它是光谱测量中误差的主要来源。

产生原因有:分光光度计的色散元件、反射镜、透镜及单色器内壁灰尘等。在分光光度计工作波段边缘波长处,由于单色器透光率、光源辐射强度、检测器灵敏度都较低,杂散光的影响更为显著。

杂散光限制仪器的分析上限可引起严重的测量误差,实际工作中,在定量分析时,一般在吸收峰或其附近处测量样品吸光度,如果在分析波长处含有杂散光,这时样品的透光率较小,而杂散光大部分透过,使测量吸光度低于真实吸光度。

1.3仪器噪声对测t的影响

仪器噪声也是仪器的一个重要指标,它表征仪器做稀溶液的能力。是叠加在待测量的分析信号中的不需要的信号,扫描100%T和0%T线,可观察到分光光度计的绝对噪声水平,如果仪器噪声较大,会掩盖较小的测量信号,一般用噪音的二倍来表示仪器的灵敏度。

1.4波长和吸光度准确度

样品的每一个值都是在一定的波长下测得的,如果波长误差很大,测出的值肯定不准。吸光度准确度也是用户对仪器的直接要求,更应引起足够的重视。

国家计量检定规程规定双光束紫外可见分光光度计透射比准确度为A级士0.6%,
B级土1.0%。

2测量条件的选择

2.1参比溶液和溶荆的选择

分光光度计的测量实际上是以通过参比池的光强度作为人射光强度来测定试样的吸光度,先调节仪器使透过参比池溶液的吸光度为零,然后让同一束光通过样品,使得吸光度比较真实地反映待测物质的浓度,所以参比溶液的选择非常重要。

如果仅有待测物质与显色剂的反应产物有吸收,可用纯溶剂或蒸馏水作参比溶液。如果显色剂有颜色,并在测定波长下有吸收,则用显色剂溶液作参比溶液,所加人显色剂及其它试剂的量,与试样中的加入量应一致。

如果样品中其它组分本身的颜色对测定有干扰,而所用显色剂没颜色,则用不加显色剂的样品溶液作参比液。

正确选择合适的溶剂,对提高分析的准确度起重要作用。为减小溶剂中杂质的影响,应选择高纯度的溶剂;溶剂应不与待测物质发生化学反应;待测物在溶剂中要有一定的溶解度;在测定的波长范围内,溶剂本身没有吸收,注意常用溶剂的最短可用波长;当用挥发性大的溶剂时,测量过程中吸收池应加盖。